(57)【要約】【課題】イオンビームのエネルギーの高低に依存することなく、加速器などで使用する荷電変換の炭素フォイルの長寿命化を図る。【解決手段】炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分に加熱処理を施し、前記炭素フォイルの前記イオンビームが透過する前記部分の炭素ビルドアップを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分に加熱処理を施し、前記炭素フォイルの前記イオンビームが透過する前記部分の炭素ビルドアップを抑制することを特徴とする、炭素フォイルのビルドアップ抑制方法。
【請求項２】
前記加熱処理は、３５０℃以上の温度で行うことを特徴とする、請求項１に記載の炭素フォイルのビルドアップ抑制方法。
【請求項３】
前記加熱処理は、４００℃以上の温度で行うことを特徴とする、請求項２に記載の炭素フォイルのビルドアップの抑制方法。
【請求項４】
前記加熱処理は、６５０℃以上の温度で行うことを特徴とする、請求項３に記載の炭素フォイルのビルドアップの抑制方法。
【請求項５】
前記加熱処理は、真空下で行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項６】
前記加熱処理は、４×１０−４Ｐａ以下の真空下で行うことを特徴とする、請求項５に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項７】
前記加熱処理は、近赤外線を照射して行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項８】
前記加熱処理を、レーザ光線を照射して行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項９】
前記炭素フォイルは、プラスチックフィルムを張り合わせることにより補強することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１０】
前記プラスチックフィルムは、ポリビニル系のプラスチックであることを特徴とする、請求項９に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１１】
前記ポリビニル系プラスチックは、前記炭素フォイルを所定の有機溶媒で希釈した前記ポリビニル系プラスチック溶液中に浸漬し、前記炭素フォイルに対して前記ポリビニル系プラスチックを塗布して形成することを特徴とする、請求項１０に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１２】
前記炭素フォイルは、クラスターフォイルであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１３】
前記クラスターフォイルの粒径が０．０２μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１４】
前記炭素フォイルは、スクラッド処理することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１５】
前記炭素フォイルは、フラッシュ加熱処理することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１６】
前記炭素フォイルは、単位面積当たりの重量が１μｇ／ｃｍ２以上であり、自己保持可能であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれ一に記載の方法で炭素ビルドアップが抑制されたことを特徴とする、炭素フォイル。
【請求項１８】
炭素ビルドアップが生じないことを特徴とする、炭素フォイル。
【請求項１９】
プラスチックフィルムを張り合わせることにより補強したことを特徴とする、請求項１８に記載の炭素フォイル。
【請求項２０】
前記プラスチックフィルムは、ポリビニル系のプラスチックであることを特徴とする、請求項１９に記載の炭素フォイル。
【請求項２１】
前記ポリビニル系プラスチックは、前記炭素フォイルを所定の有機溶媒で希釈した前記ポリビニル系プラスチック溶液中に浸漬し、前記炭素フォイルに対して前記ポリビニル系プラスチックを塗布して形成することを特徴とする、請求項２０に記載の炭素フォイル。
【請求項２２】
前記炭素フォイルは、クラスターフォイルであることを特徴とする、請求項１８〜２１のいずれか一に記載の炭素フォイル。
【請求項２３】
前記クラスターフォイルの粒径が０．０２μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする、請求項２２に記載の炭素フォイル。
【請求項２４】
前記炭素フォイルは、単位面積当たりの重量が１μｇ／ｃｍ２以上であり、自己保持可能であることを特徴とする、請求項１８〜２３のいずれか一に記載の炭素フォイル。
【請求項２５】
炭素フォイルを保持するための手段と、
前記炭素フォイルを加熱するための加熱手段とを具え、
前記炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分を加熱し、前記炭素フォイルの前記イオンビームが透過する前記部分の炭素ビルドアップを抑制するようにしたことを特徴とする、炭素フォイルのビルドアップ抑制装置。
【請求項２６】
前記加熱は、３５０℃以上の温度で行うようにしたことを特徴とする、請求項２５に記載の炭素フォイルのビルドアップ抑制装置。
【請求項２７】
前記加熱は、４００℃以上の温度で行うようにしたことを特徴とする、請求項２６に記載の炭素フォイルのビルドアップの抑制装置。
【請求項２８】
前記加熱は、６５０℃以上の温度で行うようにしたことを特徴とする、請求項２７に記載の炭素フォイルのビルドアップの抑制装置。
【請求項２９】
前記炭素フォイルは所定の真空装置内に配置され、前記加熱手段による加熱は、前記真空装置内を排気することにより所定の真空下で行うことを特徴とする、請求項２５〜２８のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３０】
前記加熱は、前記真空装置内で４×１０−２Ｐａ以下の圧力下で行うようにしたことを特徴とする、請求項２９に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３１】
前記加熱手段は近赤外線ヒータであり、前記炭素フォイルの加熱は近赤外線を照射して行うことを特徴とする、請求項２５〜３０のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３２】
前記加熱手段はレーザ光源であり、前記炭素フォイルの加熱はレーザ光線を照射して行うことを特徴とする、請求項２５〜３１のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３３】
前記炭素フォイルは、プラスチックフィルムを張り合わせることにより補強したことを特徴とする、請求項２５〜３２のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３４】
前記プラスチックフィルムは、ポリビニル系のプラスチックであることを特徴とする、請求項３３に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３５】
前記ポリビニル系プラスチックは、前記炭素フォイルを所定の有機溶媒で希釈した前記ポリビニル系プラスチック溶液中に浸漬し、前記炭素フォイルに対して前記ポリビニル系プラスチックを塗布して形成したことを特徴とする、請求項３４に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３６】
前記炭素フォイルは、クラスターフォイルであることを特徴とする、請求項２５〜３５のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３７】
前記クラスターフォイルの粒径を０．０２μｍ〜０．５μｍとしたことを特徴とする、請求項３６に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３８】
前記炭素フォイルに対してスクラッド処理するためのスクラッド処理手段を具えることを特徴とする、請求項２５〜３７のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項３９】
前記炭素フォイルに対してフラッシュ加熱処理するためのフラッシュ加熱手段を具えることを特徴とする、請求項２５〜３８のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【請求項４０】
前記炭素フォイルは、単位面積当たりの重量が１μｇ／ｃｍ２以上であり、自己保持可能としたことを特徴とする、請求項２５〜３９のいずれか一に記載の炭素ビルドアップの抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素フォイルのビルドアップ抑制方法、及び炭素フォイルのビルドアップ抑制装置に関し、さらには、これら方法及び装置によって得、ビルドアップが抑制された炭素フォイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の加速器におけるイオン源の発達に伴い、高エネルギー及び高強度の重イオンビームなどに対しては、炭素フォイルが重要な役割を果たしている。しかしながら、前記炭素フォイルは、このようなイオンボンバードメントに対しては十分な寿命を有していない。したがって、効率的な加速器の運転に際しては、前記炭素フォイルの長寿命化が望まれている。
【０００３】
かかる観点より、長寿命化を目的として、種々の炭素フォイルが開発されており（非特許文献１〜５参照）、特にＡＣ放電及びＤＣ放電を制御して得た炭素フォイルにおいては、ある程度の長寿命化が達成されている（非特許文献６参照）。しかしながら、このようにして得た炭素フォイルは低エネルギーのイオンビームのみならず、８００ＭｅＶ程度の高エネルギーのイオンビームに対しても十分に使用することができなかった。
【０００４】
【非特許文献１】I. Sugai, T. Hattori, K. Yamazaki, Nucl. Instr. And Meth. A265 (1988)376
【非特許文献２】I. Sugai, T. Hattori, H. Muto, Y. Takahashi, H. Kato, and K. Yamazaki, Nucl. Instr. And Meth. A282 (1989)164
【非特許文献３】I. Sugai, M. Oyaizu, Y. Hattori, K. Kawasaki and T. Yano, Nucl. Instr. And Meth. A303 (1991)59
【非特許文献４】I. Sugai, T. Hattori, M. Oyaizu, K. Kawasaki and H. Muto, Nucl. Instr. And Meth. A320 (1992)15
【非特許文献５】H. Muto, M. Oyaizu, I. Sugai and H. Hattori, Nucl. Instr. And Meth. 83 (1993)29
【非特許文献６】I. Sugai, M. Oyaizu, H. Kawasaki, C Ohmori, T. Hattori, K. Kawasaki M.J.Bor den and R.J.Macek, Nucl. Instr. And Meth. A362 (1995)70
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、イオンビームのエネルギーの高低に依存することなく、加速器などで使用する炭素フォイルの長寿命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、
炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分に加熱処理を施し、前記炭素フォイルの前記イオンビームが透過する前記部分の炭素ビルドアップを抑制することを特徴とする、炭素フォイルのビルドアップ抑制方法に関する。
【０００７】
また、本発明は、
炭素フォイルを保持するための手段と、
前記炭素フォイルを加熱するための加熱手段とを具え、
前記炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分を加熱し、前記炭素フォイルの前記イオンビームが透過する前記部分の炭素ビルドアップを抑制するようにしたことを特徴とする、炭素フォイルのビルドアップ抑制装置に関する。
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来の炭素フォイルにおいては、イオンビームがある程度長時間に亘って照射されると、前記炭素フォイルの前記イオンビームが照射された箇所において、いわゆる炭素ビルドアップという現象が生じ、かかる箇所の厚さが増大する。したがって、この炭素ビルドアップに起因したストレスの発生などにより、前記炭素フォイルの長寿命化が阻害されていることを見出すに至った。
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記炭素フォイルの長寿命化を阻害する要因となる前記炭素ビルドアップを抑制する方法を見出すべく鋭意検討を実施した。その結果、前記炭素フォイルの、少なくともイオンビームが透過する部分に対して適当な加熱処理を施すことにより、その理論的な根拠は明確ではないものの、前記炭素フォイルにおけるビルドアップを抑制できることを見出した。そして、所定の温度範囲内においては、前記炭素フォイルに対する加熱処理の加熱温度を向上させることにより、上述したビルドアップ抑制の効果が向上することを見出した。
【００１０】
具体的には、前記加熱温度は、３５０℃以上であることが好ましく、さらには４００℃以上であることが好ましく、特には６５０℃以上であることが好ましい。なお、加熱温度を６５０℃以上とすることにより、炭素フォイルの種類（製造方法）などに依存することなく、炭素フォイルに対する炭素ビルドアップをほぼゼロにすることができる。
【００１１】
なお、加熱温度の上限は特に限定されるものではないが、約８００−８８０℃である。この温度より加熱処理温度を高くしても、最早炭素ビルドアップ抑制の効果を増大させることができず、エネルギー的に不利となる。
【００１２】
また、前記加熱処理は、例えば４×１０−２Ｐａ程度の高真空度下で行うことが好ましい。この場合、炭素ビルドアップの原因と考えられている、前記炭素フォイル中に含まれる不純物や、その雰囲気中に含まれる炭化水素系ガスの残留度合いを大幅に減少させることができ、前記炭素フォイルの炭素ビルドアップをより効果的に抑制することが出来るようになる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、加熱処理における加熱温度などの種々の条件を制御することによって、炭素フォイルに対するビルドアップ抑制の効果を適宜に制御することができ、前記炭素フォイルの寿命を適宜に制御できて長寿命化を図ることができるようになる。
【００１４】
なお、本発明の方法及び装置は、炭素フォイルの種類に限定されることなく、如何なる種類のものに対しても用いることができる。例えば、市販のＥＣフォイル(evaporation condensation-foil)や、グロー放電を用いることにより作製したＧＤフォイル（Glow-discharge foil）並びにレーザプラズマを用いて作製したＬｐフォイル（laser plasma foil）などに対して用いることができる。
【００１５】
しかしながら、好ましくはＡＣアーク放電及びＤＣアーク放電を用いて作製したＡＤフォイルにおいて、前記ＡＣアーク放電及び前記ＤＣアーク放電の割合を適宜制御して得た、クラスターフォイルにおいて最も良く長寿命化を図ることができる。これは、このようなクラスターフォイルが本来的にイオンビームの照射に対して耐性が高いことによる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様においては、前記炭素フォイルに対してプラスチックフィルムを張り合わせる。これによって、前記炭素フォイルのビルドアップ抑制の効果に加えて、前記プラスチックフィルム貼付の効果によって、前記炭素フィルムのイオンビーム照射に対する寿命をより長寿命化することができるようになる。なお、前記プラスチックフィルムは、長寿命化を目的として貼付するものであるので、イオンビームの照射に対してある程度の耐性を有することが必要である。
【００１７】
さらに、本発明の他の好ましい態様においては、前記炭素フォイルに対してスラクッド処理を施す。これによって、前記炭素フォイルの寿命をさらに長寿命化することができる。なお、スラクッド処理とは、前記炭素フォイルを所定のターゲット枠に貼り付け、前記枠を縮めることにより前記炭素フォイルにたわみを形成し、表面積を増大させる処理を言う。
【００１８】
また、本発明のその他の好ましい態様においては、前記炭素フォイルに対してフラッシュ加熱を施す。これによって、前記炭素フォイルの寿命をさらに長寿命化することができる。なお、フラッシュ加熱処理とは、前記炭素フォイルに関してカメラのフラッシュによる発熱を照射し、凹凸の微細な面を形成し表面積を大きくするような処理を言う。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、イオンビームのエネルギーの高低に依存することなく、加速器などで使用する炭素フォイルの長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の炭素ビルドアップ抑制装置の一例を示す概略構成図である。図１に示す装置１０は、加熱処理及び炭素ビルドアップの測定に供される炭素フォイルＳが内部に配置された真空チャンバー１１と、炭素フォイルＳに対して近赤外線を照射して加熱するための第１の近赤外線ヒータ（１ｋＷ）１２及び第２の近赤外線ヒータ（２ｋＷ）１３とを有している。第１の近赤外線ヒータ１２及び第２の近赤外線ヒータ１３は、炭素フォイルＳに対して４５度の角度で互いに対向するようにして配置されている。なお、第１の近赤外線ヒータ１２及び第２の近赤外線ヒータ１３の先端には、これらのヒータから照射される近赤外線を直接炭素フォイルＳ上に導くための石英パイプ１２１及び１３１が設けられている。
【００２２】
また、真空チャンバー１１には、炭素フォイルＳに対してイオンビームを照射して、炭素フォイルＳの炭素ビルドアップの度合いを調べるためのイオンビーム導入管１４が設けられているとともに、イオンビーム導入管１４と対向するようにして設けられた、前記イオンビームを計測するためのファラデーカップ１５が設けられている。また、真空チャンバー１１の下方には炭素フォイルＳの厚さ（変化）を計測するためのＳｉ−ＳＳＤ（半導体検出器）１６が設けられているとともに、同じく真空チャンバー１１の下方には炭素フォイルＳの温度を計測するための熱電対温度計１７が設けられている。
【００２３】
さらに、真空チャンバー１１の右斜め上方には、炭素フォイルＳの加熱状態及びイオンビーム照射の状態を観察するための観察装置（例えば、放射温度計、ビデオやカメラなど）１８が配置され、真空チャンバー１１の略中心を貫通するようにして、炭素フォイルＳを保持するとともに横方向に駆動させるための保持駆動手段１９が設けられている。
【００２４】
なお、真空チャンバー１１には、図示しない排気装置に接続され、真空チャンバー１１内を適用な圧力（真空度）まで排気するための排気口１１Ａが形成されている。
【００２５】
本発明の方法及び装置は、如何なる種類（製造方法によって得た）の炭素フォイルに対しても用いることができるので、図１に示す装置１０内は、如何なる種類の炭素フォイルをも備え付けることができる。具体的には、市販のＥＣフォイル(evaporation condensation-foil)や、グロー放電を用いることにより作製したＧＤフォイル（Glow-discharge foil）並びにレーザプラズマを用いて作製したＬｐフォイル（laser plasma foil）などに対して用いることができる。
【００２６】
しかしながら、好ましくはＡＣアーク放電及びＤＣアーク放電を用いて作製したＡＤフォイルにおいて、前記ＡＣアーク放電及び前記ＤＣアーク放電の割合を適宜制御して得た、クラスターフォイルにおいて、長寿命化を図ることができる。これは、このようなクラスターフォイルが、イオンビーム照射に対して本来的に高い耐性を有することに起因する。
【００２７】
前記クラスターフォイルを用いる場合、特にその粒径が０．０２μｍ〜０．５μｍであることが好ましい。この場合、前記イオンビーム照射に対してより高い耐性を有するようになる。
【００２８】
また、炭素フォイルＳの表面及び裏面の少なくとも一方にプラスチックフィルムを貼付することができる。これによって、炭素フォイルＳの耐性を向上させることができ、炭素フォイルＳの長寿命化をより効果的に図ることができるようになる。
【００２９】
なお、上記プラスチックフィルムは、その目的から当然にイオンビーム照射に対して直ちに蒸発し、炭素膜のみが残存することが必要である。このようなプラスチックフィルムとしては、ポリビニル系、コロジオン、及びニトロセルロースなどのプラスチックを例示することができる。
【００３０】
このようなプラスチックフィルムを炭素フォイルＳに対して貼付するに対しては、前記プラスチックを有機溶媒などで溶解して得た溶液中に炭素フォイルＳを所定の時間浸漬塗付し、その後乾燥することによって実施することができる。なお、炭素フォイルＳが薄く自己保持できない場合については、炭素フォイルＳを所定のガラス基板などに形成した後、このガラス基板ごと前記溶液中に浸漬し、炭素フォイルＳに対して前記プラスチックが塗布された後、炭素フォイルＳをガラス基板から引き剥がすことによって得ることができる。
【００３１】
また、炭素フォイルＳの単位面積当たりの重量を１μｇ／ｃｍ２以上とすることにより、炭素フォイルＳは自立保持可能となるので、上述のようなガラス基板などの支持基板を必要とすることなく、上述したプラスチックフィルムの貼付操作に供することができるようになる。
【００３２】
なお、このような自己保持可能な炭素フォイルＳは、上述のようなプラスチックフィルム貼付操作のみではなく、実際の加速器などの荷電変換膜などとして用いた場合に、その保持構造を極めて簡易化することができるようになる。
【００３３】
次いで、このようにして得た炭素フォイルＳを保持駆動手段１９に取り付け、真空チャンバー１１内を所定の真空度となるまで排気する。このときの真空度は特に限定されるものではないが、好ましくは４×１０−２Ｐａ程度の圧力まで排気する。この場合、炭素ビルドアップの原因と考えられている、炭素フォイルＳ中に含まれる不純物や、雰囲気中に含まれる炭化水素系ガスの残留度合いを大幅に減少させることができ、炭素フォイルＳの炭素ビルドアップをより効果的に抑制することが出来るようになる。
【００３４】
但し、真空チャンバー１１内の真空度は適宜設定することができ、上述のような真空度よりも大きい場合においても、本発明の作用効果、すなわち炭素フォイルＳの炭素ビルドアップを抑制して炭素フォイルＳの、イオン照射に対する寿命を長寿命化することができるようになる。なお、真空チャンバー１１内を排気することなく、大気圧とした場合は、炭素フォイルＳが酸化されて短寿命化してしまう場合がある。
【００３５】
次に、第１の近赤外線ヒータ１２及び／又は第２の近赤外線ヒータ１３から適宜近赤外線を炭素フォイルＳに対して照射し、加熱処理を行う。この加熱処理の温度は本発明の作用効果を達成することが出来れば特に限定されるものではないが、好ましくは３５０℃以上、さらに好ましくは４００℃以上、特に好ましくは６５０℃以上とする。これによって、炭素フォイルＳの炭素ビルドアップ抑制の効果が増大し、イオン照射に対する長寿命化を図ることができるようになる。なお、加熱温度を６５０℃以上とすることにより、炭素フォイルの種類（製造方法）などに依存することなく、炭素フォイルに対する炭素ビルドアップをほぼゼロにすることができる。
【００３６】
また、加熱温度の上限は特に限定されるものではないが、約８００−８８０℃である。この温度より加熱処理温度を高くしても、最早炭素ビルドアップ抑制の効果を増大させることができず、エネルギー的に不利となる。
【００３７】
なお、前記加熱処理時間は特に限定されるものではないが、上記同様の理由から３時間〜５時間とすることが好ましい。
【００３８】
また、図１に示す装置１１では、第１の近赤外線ヒータ１２及び第２の近赤外線ヒータ１３の先端に石英パイプ１２１及び１３１が設けられているので、これらヒータからの近赤外線は炭素フォイルＳに対して直接的に、効率良く導くことができる。
【００３９】
なお、第１の近赤外線ヒータ１２及び／又は第２の近赤外線ヒータ１３からの近赤外線
照射による炭素フォイルＳの加熱温度は、適宜熱電対温度計１７で計測する。
【００４０】
次いで、上述のようにして加熱処理を施した炭素フォイルＳに対して、イオンビーム導入管１４から、適当なイオン種、エネルギー及び電流値のイオンビームを真空チャンバー１１内に導入し、炭素フォイルＳに対してイオン照射を行う。また、このときの炭素フォイルＳの厚さ（の増加）、すなわち炭素ビルドアップの程度はＳｉ−ＳＳＤ（半導体検出器）１６で計測し、その破壊の様子は、真空チャンバー１１の右上方に設けた観察装置（例えば、ビデオやカメラなど）１８で観察する。
【００４１】
なお、図１には示していないが、炭素フォイルＳのさらなる長寿命化を目的として、炭素フォイルＳに対してフラッシュ加熱を施したり、スクラッド処理を施したりすることができる。
【００４２】
フラッシュ加熱は、上述したように、炭素フォイルＳに関してカメラのフラッシュによる発熱を照射し、凹凸の微細な面を形成し表面積を大きくするような処理を言う。
【００４３】
また、スクラッド処理は、上述したように、炭素フォイルＳを所定のターゲット枠に貼り付け、前記枠を縮めることにより前記炭素フォイルにたわみを形成し、表面積を増大させる処理を言う。
【実施例】
【００４４】
図１に示す装置を用い、本実施例においては、炭素フォイルＳとして、ＡＤフォイル及びＬｐフォイルに加えて、ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルを用いた。なお、ＡＤフォイルは、ＡＣアーク放電及びＤＣアーク放電の割合をそれぞれ５０％とすることにより作製した。また、ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルは、ＤＣアーク放電を通じてクラスターフォイルをガラス基板上に堆積させて形成した後、ポリビニルプラスチック溶液をジクロロエタンで希釈した溶液中に、前記ガラス基板ごと約２秒間浸漬させ、乾燥させることによって得た。なお、加熱処理は、真空チャンバー１１内を４×１０−４Ｐａまで排気した後に実施した。
【００４５】
また、各炭素フォイルの炭素ビルドアップは、イオンビームスポット径が３．５ｍｍであり、イオン電流値が２．０±０．５μＡであり、エネルギーが３．２ＭｅＶであるＮｅ＋イオンビームを照射することにより調べた。
【００４６】
図２に示すように、ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルにおいては、加熱処理における温度上昇に伴って炭素ビルドアップが減少していることが分かる。特に、加熱処理温度が３５０℃程度になると炭素ビルドアップが減少し始め、４００℃程度で炭素ビルドアップ減少の度合いが増大していることが分かる。さらに、加熱処理温度が６５０℃程度になると、ほぼ炭素ビルドアップが消失することが分かる。
【００４７】
一方、図３に示すように、炭素ビルドアップの増大とともに炭素フォイルの寿命が減少していることが分かる。したがって、上述した加熱処理によって炭素ビルドアップの増大を抑制することにより、炭素フォイルのイオン照射に対する寿命を長寿命化できることが分かる。
【００４８】
また、図４〜図６には、炭素フォイルの相違に基づく加熱処理後の寿命変化を示すグラフである。図４は、図２及び図３と同様に、ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルに関するものであり、図５はＡＤフォイルに関するものであり、図６はＬｐフォイルに関するものである。これらの図から明らかなように、いずれの炭素フォイルにおいても、加熱処理によってイオン照射に対する長寿命化を達成することができるが、特に図４に示すように、ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルにおいて、長寿命化の効果が顕著であることが分かる。但し、前記ポリビニルフィルムは、イオン照射とともに直ちに蒸発し、クラスターフォイルのみが残存するようになる。
【００４９】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００５０】
例えば、図１に示す装置１１においては、炭素フォイルＳに対して加熱処理を施すための熱源として近赤外線ヒータを用いているが、その他の熱源、例えばレーザ光源やスパイラル状のタングステンフィラメントによる加熱源なども好ましく用いることができる。この場合、前記レーザ光源からのレーザ光を炭素フォイルに照射して加熱処理を行う。
【００５１】
なお、上記においては、炭素フォイルを中心に話を展開したが、本発明の方法及び装置の概念は、炭素フォイルのみならず、Ａｌ２Ｏ３膜などの酸化物膜やＢｅ、Ｂ、Ａｌ及びＳｉなどの金属膜に対しても用いることができる。また、加速器における荷電変換膜の他、高精度Ｓ／Ｎの物理実験用ターゲット膜、バッキングホイル、ウインドーフォイル、及びフィルターフォイルなどに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の炭素ビルドアップ抑制装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルにおける、加熱処理温度と炭素ビルドアップとの関係を示すグラフである。
【図３】ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルにおける、カーボンビルドアップ量と、イオン照射に対する寿命との関係を示すグラフである。
【図４】ポリビニルフィルムを貼付したクラスターフォイルにおける、加熱処理後の、イオン照射に対する寿命変化を示すグラフである。
【図５】ＡＤフォイルにおける、加熱処理後の、イオン照射に対する寿命変化を示すグラフである。
【図６】Ｌｐフォイルにおける、加熱処理後の、イオン照射に対する寿命変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  炭素ビルドアップ抑制装置
１１  真空チャンバー
１２  第１の近赤外線ヒータ
１３  第２の近赤外線ヒータ
１４  イオンビーム導入管１４
１５  ファラデーカップ
１６  Ｓｉ−ＳＳＤ
１７  熱電対温度計
１８  観察装置
１９  保持駆動手段
【図１】
2007137690.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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